自動切換的空調熱水機組的製作方法

2023-07-20 07:24:41 3

專利名稱：自動切換的空調熱水機組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製冷裝置，特別是一種分體空調與供熱水合用熱泵的空調熱水機組。
背景技術：
目前，除了大賓館、大商場等採用大型中央空調外，其它小規模用戶均採用分體式家用空調。這樣，一室一機影響了樓房的美觀，也增大了噪聲，還易形成「熱島」效應，造成熱汙染。也有一些小規模用戶採用冷凍水式中央空調，這種系統結構複雜，控制點多，造價昂貴，能耗也較大。
經檢索到的資料了解到，目前研究空調器的熱能利用有一些文獻報導和專利，有的提出房間空調與供熱水合用熱泵的結構，有的設計冷凝器由逆流套管式冷凝器和空氣冷卻式冷凝器通過管道串聯而成；如1、中國專利申請號93224025.9公開了一種製冷空調與熱水供給兩用的裝置，其特徵為，冷凝器為螺旋套管式結構，套放在壓縮機周圍，壓縮機和冷凝器一起被封裝於保溫隔聲機箱內，冷卻水與製冷劑逆流換熱，流經冷凝器或再直接冷卻壓縮機後流出，注入貯熱水槽，供作熱水。2、中國專利申請號90226434.6公開的一種溴化鋰吸收式熱泵運轉的可使用多種燃料的家用空調熱水器，採用特效的集蒸發吸收冷凝於一體的三套管式冷熱分離器，內管外壁與中層管內壁之間通水提取吸附熱和凝結熱而製得生活用熱水，外殼管外壁取得冷風用於空調，與使用多種燃燒爐及多效三級虹吸提升發生器相配合達到小型窗式化，不需其他附加裝置，具有節能效果顯著。3、中國專利申請號94237059.7公開的一種能同時提供冷氣和熱水的空調器，其特徵在於冷凝器由逆流套管式冷凝器和空氣冷卻式冷凝器通過管道串聯而成。逆流套管式冷凝器固定在空氣冷卻式冷凝器的端板上。本實用新型用水冷卻時充分利用了熱能，而且可提供熱水，還不需要冷凝風機，因而節約了電能。4、中國專利申請號00133287.2，公開了一種帶有熱水器的空調器，其水熱交換器(3)與室外空氣熱交換器(6)呈串聯狀態且兩者之間設有電磁閥(4)和節流裝置(5)；在換向閥(2)與室外熱交換器(6)、單向閥(7)之間設有電磁閥(10)；儲水箱(11)在室內部位並設有輔助加熱器(13)，夏季製冷利用廢熱產生熱水，嚴冬制熱能快速除霜和輔助加熱。不用空調時利用熱泵高COP優點，獲得經濟生活用水，同等製冷條件下節電20％，同等水量節電大於50％。5、中國專利申請號94216979.4公開的一種可供熱水的分體式空調器，由冷風機組、熱水機組組成，其特徵是採用直通型套管換熱器，壓縮機置於水中，水冷代替風冷，熱水儲存在機內的儲水箱中，其熱水溫度可達50℃，兩機組均可放在室內，噪音低，效率高，使用方便，適用於家庭、賓館、餐館、理髮廳等使用，既可降低室溫，又可供應熱水。6、中國專利申請號01115012.2公開了一種熱水空調器，其包括由壓縮機，四通閥，冷凝換熱器和毛細管組成的室外機。在室外機的四通閥與冷凝換熱器之間的管路中串接有板式換熱器，該換熱器的另一換熱相路接通在熱水器的進、出水管口上。所述的板式換熱器，其串接的管路上還並聯接入設有截止閥的旁通支路。該空調器充分利用原空調器的非工作熱能，提高了空調器的機組能效比，實現了節約能源，減少汙染，方便生活的效果。7、中國專利申請號03139184.2公開了一種空調熱水器裝置，包括空調機和加熱水罐，利用空調機的壓縮機、冷卻器、乾燥過濾器、主機換熱器、貯液器、汽液分離器和膨脹閥通過管道與兩個四通換向閥和六個單向閥構成組合主機，與室內換熱器和加熱水罐連接成製冷、制熱及熱水器循環系統。本發明集空調器和熱水器的功能於一體，一機多用，安全、節能、環保，可冬季供暖，夏季供冷，全年提供熱水，即可製成中、大型機，也可製成家用小型機，可廣泛應用工礦、企業、商場及家庭中。8、中國科技期刊題名蓄冷和熱水器複合空調器的實驗研究刊名暖通空調.2004，34(2)文摘提出了一種蓄冷和熱水器複合空調器裝置。蓄冰槽可以與分體空調器直接連接，利用低谷電蓄冷，供冷時利用蓄冷槽提高機組運行的過冷度，改善機組的運行效果。放冷結束後，蓄冰槽可轉換成水冷冷凝器，回收冷凝熱量，提供生活熱水。通過對普通空調器改造的樣機進行實驗研究，複合機組夏季各項功能均成功實現，同原來空調器相比，複合機組製冷量平均增加28.2％，性能係數平均增加21.5％。
從檢索到的資料可以看到，目前研究空調器的熱能利用有一些文獻報導和專利，有的提出房間空調與供熱水合用熱泵的結構，有的設計冷凝器由逆流套管式冷凝器和空氣冷卻式冷凝器通過管道串聯而成；但還存在一些問題，如有的安裝了轉換閥門，需要人工開關，不能進行自動切換，有的結構較複雜，有的傳熱效率不高。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種既適用於家用小型空調裝置，也適用於中小型風冷集中空調系統的空調與供熱水合用熱泵的空調熱水機組，它可以克服現有技術的不能進行自動切換、結構較複雜、傳熱效率不高的缺點。
本實用新型是這樣實現的，自動切換的空調熱水機組包括冷凝器、壓縮機、換向閥、毛細管、蒸發器、熱水罐，其特點是換向閥採用電控三通閥，壓縮機出口接到電控三通閥，電控三通閥一路接水冷套管式冷凝器，另一路接回氣轉換閥和風冷冷凝器，水冷套管式冷凝器內管出口接毛細管後再通過製冷劑蒸氣閥接室內蒸發器，室內蒸發器的出口經過製冷劑回氣閥回到壓縮機入口和回氣轉換閥，在毛細管出口和製冷劑蒸氣閥之間設有另一根毛細管與製冷劑單向閥並聯再連接風冷冷凝器，水冷套管式冷凝器的套管間入口有冷水入口，出口接貯熱水罐。
以上所述的水冷套管式冷凝器由外管21、外螺紋肋22、內管23、管接頭26構成，外管21的接頭用膠套管24包裹，膠套管24用管扣25固定。內管3可以是一根或多根，內管3上的外螺紋肋2可以是銅管制成，也可用線材、管材、彈簧狀物等構成，形狀為螺旋狀多圈套管或盤形套管，它既有利於傳熱，也起到保證內外管間流動空間的支架作用，製作時用專用彎管機將套管彎成橫截面為長圓形(或圓形、帶圓角的矩形等)的多圈套管或盤形套管。冷卻水走內外管間，製冷劑蒸汽走內管管內。
本實用新型的優點是1.本空調熱水機組是由風冷空調系統和一種新型水冷套管式冷凝器並聯安裝，用電控三通閥實現風冷和水冷的互相轉換。夏天，以用空調為主，採用水冷方式，可免費獲得熱水，同時，比風冷更省電，當熱水製備足量後，機組自動切換為風冷；冬天，以制熱水為主，可用熱泵型熱水機組生產50-60℃熱水，熱效率高，用電量僅為普通電加熱的四分之一。它適用於家用小型空調裝置，也適用於中小型風冷集中空調系統的改造。
2.冷卻水走內外管間，製冷劑蒸汽走內管管內。冷凝器熱阻主要受對流傳熱的冷卻水側熱阻控制，而冷卻水走內外管間的螺旋狹窄通道，流速大，喘流激烈，冷卻水側的對流傳熱係數大幅度增高；另一方面，製冷劑蒸汽通過多個彎曲且橫截面為圓形--橢圓形交替變化的內管管內，流速大，喘流激烈，冷凝液膜稀薄，冷凝傳熱係數增高；這樣構成了新型套管式冷凝器的高效性。外管可以採用鋁塑管或鋁管、銅管、鋼管、塑料管等，內管採用銅管或鋁管、鋼管等，加工成形容易，材料費用也低，這是新型套管式冷凝器的低價性。這種新型水冷套管式冷凝器，傳熱效率高、體積小、結構簡單、造價低，可獨立安裝，也可套在壓縮機外，以縮小其安裝空間，它特別適用於各類熱源熱泵型熱水機組，可用於空氣源熱泵型熱水機組，也可用於風冷和水冷可互相轉換的空調熱水機組的製造或改造，還可用於中央空調廢熱回收及其它熱量傳遞的場合。


圖1是本實用新型的自動切換的空調熱水機組的結構圖；圖2是自動切換的空調熱水機組中的水冷套管式冷凝器實施結構圖。
具體實施方式
如圖1所示，自動切換的空調熱水機組由風冷冷凝器1、壓縮機9、電控三通閥2、水冷套管式冷凝器3、製冷劑回氣閥5、製冷劑蒸氣閥6、毛細管4、製冷劑單向閥8、室內蒸發器7、回氣轉換閥10、貯熱水罐11組成，水冷套管式冷凝器3與風冷冷凝器1並聯，用電控三通閥3實現它們的轉換。設備的連接方式是壓縮機9出口接到電控三通閥，電控三通閥一路接水冷套管式冷凝器3，另一路接回氣轉換閥10和風冷冷凝器1，水冷套管式冷凝器3內管出口接毛細管4後再通過製冷劑蒸氣閥6接室內蒸發器7，室內蒸發器7的出口經過製冷劑回氣閥5回到壓縮機9入口和回氣閥轉換閥10，在毛細管4出口和製冷劑蒸氣閥6之間設有另一根毛細管與製冷劑單向閥8並聯，再連接風冷冷凝器1，水冷套管式冷凝器3的套管間入口有冷水入口，出口接貯熱水罐11。夏天，以用空調為主，將水冷套管式冷凝器3與風冷冷凝器1並聯，用電控三通閥2實現它們的轉換。制熱水時，風冷冷凝器1停止工作，由水冷套管式冷凝器3工作，製冷劑經壓縮機9壓縮，通過水冷套管式冷凝器3被冷凝成液體，再經毛細管4節流，經由製冷劑蒸汽閥6、室內蒸發器7蒸發生成蒸汽，再經製冷劑回氣閥5回到壓縮機9入口，組成製冷循環。另一方面，冷卻水被加熱到50-60℃，直接送到熱水罐11儲存備用，若熱水罐已滿，則空調熱水機組自動停止工作。若需要繼續使用空調，熱水罐滿後，水冷套管式冷凝器3自動停止工作，由風冷冷凝器1接替工作.，製冷劑經壓縮機9壓縮，通過風冷冷凝器1被冷凝成液體，再經另一根毛細管節流，經由製冷劑蒸汽閥6、室內蒸發器7蒸發生成蒸汽，再經製冷劑回氣閥5回到壓縮機9入口，組成製冷循環，繼續保證空調器正常的運行。冬天，以制熱水為主，將製冷劑蒸氣閥6關閉，同時開啟回氣閥轉換閥10，此時，以新型水冷套管式冷凝器3與風冷冷凝器1組成熱泵型熱水機組。其流程是製冷劑經壓縮機9壓縮，經由電控三通閥2流過新型水冷套管式冷凝器3而被冷凝成液體，再經毛細管4、製冷劑單向閥8和風冷冷凝器1(此時成蒸發器)被蒸發成製冷劑蒸汽，製冷劑蒸汽通過回氣轉換閥10進入壓縮機9進口，形成熱泵式的熱力循環。當冷卻水被加熱到50-60℃，直接送到熱水罐11儲存備用，熱水罐滿後，空調熱水機組自動停止工作。
水冷套管式冷凝器3如圖2所示，水冷套管式冷凝器由外管21、外螺紋肋22、內管23、管接頭26構成，外管21的接頭用膠套管24包裹，膠套管24用管扣25固定。內管23可以是一根或多根，內管23上的外螺紋肋22可以是銅管制成，也可用線材、管材、彈簧狀物等構成，它既有利於傳熱，也起到保證內外管間流動空間的支架作用，然後用專用彎管機將套管彎成橫截面為長圓形(或圓形、帶圓角的矩形等)的螺旋狀多圈套管或盤形套管。冷卻水走內外管間，蒸汽走內管管內。冷凝器熱阻主要受對流傳熱的冷卻水側熱阻控制，而冷卻水走內外管間的螺旋狹窄通道，流速大，喘流激烈，冷卻水側的對流傳熱係數大幅度增高；另一方面，製冷劑蒸汽通過多個彎曲且橫截面為圓形-橢圓形交替變化的內管管內，流速大，喘流激烈，冷凝液膜稀薄，冷凝傳熱係數增高；這樣構成了新型套管式冷凝器的高效性。外管21採用鋁塑管(或鋁管、銅管、鋼管、塑料管等)，內管23採用銅管(或鋁管、鋼管等)，加工成形容易，材料費用也低，這是本套管式冷凝器的低價性。這種新型水冷套管式冷凝器，傳熱效率高、體積小、結構簡單、造價低，可獨立安裝，也可套在壓縮機外，以縮小其安裝空間，它特別適用於各類熱源熱泵型熱水機組，可用於空氣源熱泵型熱水機組，也可用於風冷和水冷可互相轉換的空調熱水機組的製造或改造，還可用於中央空調廢熱回收及其它熱量傳遞的場合。
應用實施例將1.5匹的家用分體式空調按圖1改造，機組運行平穩，風冷和水冷互換可靠，出熱水溫度50-60℃，制熱效率高。本實施例採用的水冷套管式冷凝器，是用一根在外加螺旋肋(肋採用圓截面線材構成)的銅管作內管，用鋁塑管作外管，將內管穿於外管中，兩端用專用接頭連接，然後用專用彎管機將套管彎成橫截面為圓形的螺旋狀多圈套管。
權利要求1.一種自動切換的空調熱水機組，包括冷凝器、壓縮機、換向閥、毛細管、蒸發器、熱水罐，其特徵在於換向閥採用電控三通閥(2)，壓縮機(9)出口接到電控三通閥，電控三通閥一路接水冷套管式冷凝器(3)，另一路接回氣轉換閥(10)和風冷冷凝器(1)，水冷套管式冷凝器(3)出口內管接毛細管(4)後再通過製冷劑蒸氣閥(6)接室內蒸發器(7)，室內蒸發器(7)的出口經過製冷劑回氣閥(5)回到壓縮機(9)入口和回氣轉換閥(10)，在毛細管(4)出口和製冷劑蒸氣閥(6)之間設有另一根毛細管與製冷劑單向閥(8)並聯再連到風冷冷凝器(1)，水冷套管式冷凝器(3)的套管間入口有冷水入口，出口接貯熱水罐(11)。
2.根據權利要求1所述的自動切換的空調熱水機組，其特徵在於水冷套管式冷凝器(3)由外管(21)、外螺紋肋(22)、內管(23)、管接頭(26)構成，外管(21)的接頭用膠套管(24)包裹，膠套管(24)用管扣(25)固定，內管(23)為一根或多根，內管(23)上的外螺紋肋(22)用銅管制成，或者用線材、管材、彈簧狀物做成，形狀為螺旋狀多圈套管或盤形套管。
專利摘要一種自動切換的空調熱水機組，包括冷凝器、壓縮機、換向閥、毛細管、蒸發器、熱水罐，其特點是換向閥採用電控三通閥，壓縮機出口接到電控三通閥，電控三通閥一路接水冷套管式冷凝器，另一路接回氣轉換閥和風冷冷凝器，水冷套管式冷凝器出口內管接毛細管後再通過製冷劑蒸氣閥接室內蒸發器，室內蒸發器的出口經過製冷劑回氣閥回到壓縮機入口和回氣轉換閥，在毛細管出口和製冷劑蒸氣閥之間設有另一根毛細管與製冷劑單向閥並聯再連到風冷冷凝器，水冷套管式冷凝器的套管間入口有冷水入口，出口接貯熱水罐。這種空調熱水機組傳熱效率高、體積小、結構簡單，可用於空氣源熱泵型，也可用於風冷和水冷可互相轉換的空調熱水機組的製造或改造，還可用於中央空調廢熱回收及其它熱量傳遞的場合。
文檔編號F25B41/04GK2807150SQ20052009603
公開日2006年8月16日 申請日期2005年4月18日 優先權日2005年4月18日
發明者鈕德明 申請人:鈕德明